半透明钙钛矿太阳能电池具备集采光及发电于一身的优点, 在新能源汽车、建筑集成光伏系统等领域具有巨大的应用前景。光伏系统主要位于车顶或屋顶或开放区域, 以实现最大程度地暴露在阳光下, 半透明太阳能电池可以集成到车体或建筑物的侧面, 达到最大限度地提高空间容量, 扩大能源产量。但是, 半透明钙钛矿太阳能电池如何在保证光电转换效率的同时具备良好的透光率, 一直是科学界面临的难题, 设计新型器件结构、开发吸光层和透明电极材料等问题亟待解决。本文围绕高性能、半透明钙钛矿太阳能电池总结了器件结构设计、材料选择和制备工艺方面最新的研究进展, 并讨论了目前研究中所面临的问题和未来的发展方向。

新型杂化钙钛矿材料因其独特的光电特性可制备成半透明太阳能电池, 应用于建筑物幕墙, 实现对太阳能的收集。本文从光伏型智能窗的最新研究进展出发, 归纳了钙钛矿太阳能电池应用到绿色建筑智能窗的主要方法和目前实现钙钛矿太阳能电池透明化的主要技术, 并预测了其应用于智能窗的透明度和效率等问题。此外, 采用随机抽样的方法进行用户调研, 分析了光伏窗的成本与收益, 对其商业应用前景进行了展望。

设计并制备了结构为掺锡氧化铟(ITO)/氧化锌(ZnO)/纳米多孔硅柱状阵列(NSPA)/Si/Al 的纳米异质结发光二极管(LED)，实现了近白光电致发光(EL)。利用蒸气刻蚀技术，在P-Si表面制备NSPA层。对NSPA表面进行氧等离子体钝化处理，通过优化钝化参数改善了硅基NSPA的发光特性。在NSPA表面生长N型ZnO薄膜，得到ZnO/NSPA纳米异质结LED。实验结果表明，氧等离子体钝化处理能够有效地提高该器件的发光强度,并实现近白光发射。

采用真空蒸镀法制备了结构为ITO/NPB(20nm)/CBP(3nm)/CBP∶Ir(piq)3(z%,xnm)/TPBi(10nm)/Alq3(20nm)/Cs2CO3∶Ag2O(2nm,20%)/Al(100nm)的器件。研究了掺杂浓度和厚度对器件性能的影响。首先选定Ir(piq)3∶CBP层的厚度为5nm, 调节掺杂浓度。结果是当掺杂浓度为10%时, 器件的效率和亮度较好;驱动电压为16V时, 最大亮度为8810cd/m2。然后在10%的掺杂浓度下, 调节CBP∶Ir(piq)3层的厚度。当厚度为20nm时, 器件的性能较好。驱动电压为12V时, 电流密度为193mA/cm2, 效率为11.92cd/A;驱动电压为19V时, 电流密度为302.45mA/cm2, 亮度为10990cd/m2。无论在何种浓度和厚度下, 器件的色坐标都在红光范围内。

采用CBP和MCP做主体, 分别掺杂磷光铱配合物Ir(piq)2(acac)和FIrpic作为红光发光层和蓝光发光层,研究了红光发光层和蓝光发光层的位置对器件性能的影响, 得出结构为 ITO/2T/NPB/MCP∶Firpic/CBP/CBP∶Ir(piq)2(acac)/Bphen/CdS/ LiF/Al的器件性能较好。当CdS的厚度为0.1nm, 电流密度为161mA/cm2时, 器件的最大效率比不加CdS的器件的最大效率提高了1.42倍。亮度也有较大提高。在电流密度为225mA/cm2(电压为17.5V)时, 最大亮度为20890cd/m2,比不加CdS的器件的最大亮度16610cd/m2高出4280cd/m2。

通过将橙色荧光染料Rubrene和蓝色荧光染料BCzVBi分别掺入NPB和DPVBi中作为发光层，制备了结构为ITO/mMTDATA(30nm)/ NPB(20nm)/NPB∶0.5wt% Rubrene(10nm)/DPVBi∶5wt% BCzVBi(15nm)/Bphen(25nm)/LiF(0.6nm)/Al的双发光层结构白色有机荧光电致发光器件。器件发光主要是Rubrene直接俘获载流子和主体材料DPVBi到客体BCzVBi的能量传递两种发光机制竞争的结果。在低压下Rubrene俘获载流子发光占主导地位，导致器件的橙光相对较强，随电压升高主客体能量传递增强，使蓝光相对强度增强。器件最大电流效率为6.5cd/A，最大亮度为16140cd/m2。亮度从1000cd/m2增加到10000cd/m2，器件的发光色坐标从(0.33, 0.37)变化到(0.30, 0.32)，始终处于白光区。

制备了结构为 ITO/NPB(30 nm)/Rubrene(0.2 nm)/CBP∶Bczvbi (8 nm,x%)/Bphen (30 nm)/Cs2CO3∶Ag2O(2 nm,20%)/Al(100 nm)的器件。研究了Bczvbi掺杂浓度(x=5,10,15)对白光器件性能的影响。综合利用发光层中主客体之间的能量转移和空穴阻挡层的空穴阻挡特性，得到了高效率、高亮度的白色有机电致发光器件。当Bczvbi的掺杂质量分数为10%时，器件的效率和亮度都为最大。驱动电压为7 V时，最大电流效率为4.61 cd/A；驱动电压为9 V时，最大亮度为21 240 cd/m2。当驱动电压从4 V增加到9 V时，色坐标从(0.36，0.38)变化为(0.27,0.29)，均处于白光区域。

为了研究光电材料CdS在有机白光器件中增加电子注入的特性，将结构为ITO/NPB/Rubrene/NPB/DPVBi/Alq3/LiF/Al的白光器件，不插入CdS薄层或将CdS薄层分别插入到NPB和ITO之间以及Alq3和LiF之间或同时将CdS薄层插入到它们之间，制作了四个元器件。通过研究得出，在Alq3和LiF之间插入CdS薄层的器件，在同等条件下性能较好。性能的改善来自于CdS薄层的引入使器件电子注入增加，激子形成的数量和比率也获得了相应的提高，从而提高了器件的亮度和效率。

采用2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BCP): 5 wt.% cesium carbonate(Cs2CO3)和N, N′-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine(NPB): 20 wt.% molybdenum oxide(MoO3)分别作为器件的电子注入层和空穴注入层, 研究了N型和P-i-N结构有机电致发光器件的载流子传输特性.载流子传输层中BCP: Cs2CO3和NPB∶MoO3的引入有效增强了载流子注入能力, 从而降低了器件的驱动电压.基于新型电荷生成层BCP: 5 wt.% Cs2CO3/ NPB: 20 wt.% MoO3制备了色稳定、高效率P-i-N结构有机叠层器件.与单元器件相比, 引入新电荷生成层有机叠层器件的最大电流效率增大了2.5倍, 表明该电荷生成层可以有效地将电子和空穴分别注入到相邻发光单元中.采用该电荷生成层制备了P-i-N结构白色有机叠层器件, 器件的上下发光单元分别为橙光和蓝光发射.当发光亮度从500增加到5 000 cd/m2时, 器件的色坐标稳定在(0.33, 0.29)附近, 接近白光等能点.利用单色发光单元堆叠制备白色有机叠层器件的方法为实现色稳定、高效率的白色有机电致发光器件提供了一种有效的途径.